Butyllit jest silną zasadą (pKa ≈ 50), ale jest również silnym nukleofilem i reduktorem, w zależności od innych reagentów. Ponadto, oprócz tego, że jest silnym nukleofilem, n-BuLi wiąże się z aprotycznymi zasadami Lewisa, takimi jak etery i aminy trzeciorzędowe, które częściowo dezagregują klastry poprzez wiązanie się z centrami litowymi. Jego użycie jako silnej zasady jest określane jako metalizacja. Reakcje prowadzi się zwykle w tetrahydrofuranie i eterze dietylowym, które są dobrymi rozpuszczalnikami dla powstających pochodnych organolitu (patrz poniżej).
MetalizacjaEdit
Jedną z najbardziej użytecznych właściwości chemicznych n-BuLi jest jej zdolność do deprotonowania szerokiej gamy słabych kwasów Brønsteda. t-Butyllit i s-butyllit są bardziej zasadowe. n-BuLi może deprotonować (czyli metalizować) wiele rodzajów wiązań C-H, szczególnie tam, gdzie sprzężona zasada jest stabilizowana przez delokalizację elektronów lub jeden lub więcej heteroatomów (atomy nie będące atomami węgla). Przykłady obejmują acetyleny (H-CC-R), siarczki metylu (H-CH2SR), tioacetale (H-CH(SR)2, np. ditian), metylofosfiny (H-CH2PR2), furany, tiofeny i ferrocen (Fe(H-C5H4)(C5H5)). Oprócz nich deprotonuje również wszystkie bardziej kwaśne związki, takie jak alkohole, aminy, enolizowalne związki karbonylowe i wszelkie związki jawnie kwaśne, tworząc odpowiednio alkoksydy, amidy, enolany i inne -any litu. Stabilność i lotność butanu powstającego w takich reakcjach deprotonacji jest wygodna, ale może być również problemem w reakcjach na dużą skalę ze względu na objętość wytwarzanego gazu palnego.
LiC4H9 + R-H → C4H10 + R-Li
Kinetyczna zasadowość n-BuLi zależy od rozpuszczalnika lub kosolwentu. Ligandy, które kompleksują Li+ takie jak tetrahydrofuran (THF), tetrametyloetylenodiamina (TMEDA), heksametylofosforoamid (HMPA) i 1,4-diazabicyklooktan (DABCO) dodatkowo polaryzują wiązanie Li-C i przyspieszają metalizację. Takie dodatki mogą również pomóc w wyodrębnieniu litowanego produktu, którego znanym przykładem jest dilithioferrocen.
Fe(C5H5)2 + 2 LiC4H9 + 2 TMEDA → 2 C4H10 + Fe(C5H4Li)2(TMEDA)2
Zasada Schlossera jest superbazą otrzymywaną przez traktowanie butylolitu tert-butlenkiem potasu. Jest ona kinetycznie bardziej reaktywna niż butylolit i jest często używana do przeprowadzania trudnych metalizacji. Anion butotlenkowy kompleksuje lit i efektywnie wytwarza butylpotas, który jest bardziej reaktywny niż odpowiadający mu odczynnik litowy.
Przykładem zastosowania n-butylolitu jako zasady jest dodanie aminy do węglanu metylu w celu utworzenia karbaminianu metylu, gdzie n-butyllit służy do deprotonowania aminy:
n-BuLi + R2NH + (MeO)2CO → R2N-CO2Me + LiOMe + BuH
Wymiana halogenowo-litowaEdit
Butyllit reaguje z niektórymi organicznymi bromkami i jodkami w reakcji wymiany, tworząc odpowiednią pochodną organolitu. Reakcja zazwyczaj nie zachodzi z organicznymi chlorkami i fluorkami:
C4H9Li + RX → C4H9X + RLi (X = Br, I)
Ta reakcja wymiany litu na halogen jest przydatna do otrzymywania kilku rodzajów związków RLi, w szczególności arylolitu i niektórych odczynników winylolitowych. Użyteczność tej metody jest jednak znacznie ograniczona przez obecność w mieszaninie reakcyjnej n-BuBr lub n-BuI, które mogą reagować z utworzonym odczynnikiem RLi, oraz przez konkurencyjne reakcje dehydrohalogenowania, w których n-BuLi służy jako zasada:
2 C4H9Br + RLi → 2 C4H9R + LiBr 2 C4H9Li + R’CH=CHBr → 2 C4H10 + R’C≡CLi + LiBr
Te reakcje uboczne mają znacznie mniejsze znaczenie dla RI niż dla RBr, ponieważ wymiana jodowo-litowa jest o kilka rzędów wielkości szybsza niż wymiana bromowo-litowa. Z tych powodów preferowanymi substratami są jodki arylu, winylu i pierwszorzędowych alkilów, a t-BuLi zamiast n-BuLi jest zwykle używany, ponieważ utworzony t-BuI jest natychmiast niszczony przez t-BuLi w reakcji dehydrohalogenacji (wymagając w ten sposób 2 równych t-BuLi). Alternatywnie, winylowe odczynniki litowe mogą być generowane przez bezpośrednią reakcję halogenku winylu (np. chlorku cykloheksenylowego) z litem lub przez wymianę cynowo-litową (patrz następna sekcja).
TransmetalacjeEdit
Pokrewną rodziną reakcji są transmetalacje, w których dwa związki metaloorganiczne wymieniają swoje metale. Wiele przykładów takich reakcji obejmuje wymianę Li ze Sn:
C4H9Li + Me3SnAr → C4H9SnMe3 + LiAr gdzie Ar jest arylem, a Me jest metylem
Reakcje wymiany cyna-lit mają jedną zasadniczą przewagę nad wymianami halogenowo-litowymi przy otrzymywaniu odczynników metaloorganicznych, polegającą na tym, że produktowe związki cyny (C4H9SnMe3 w powyższym przykładzie) są znacznie mniej reaktywne wobec odczynników litowych niż produkty halogenkowe odpowiednich wymian halogenowo-litowych (C4H9Br lub C4H9Cl). Inne metale i metaloidy, które ulegają takim reakcjom wymiany to organiczne związki rtęci, selenu i telluru.
Addycje karbonyloweEdit
Organolitowe odczynniki, w tym n-BuLi są stosowane w syntezie specyficznych aldehydów i ketonów. Jedną z takich dróg syntezy jest reakcja odczynnika organolitowego z niepodstawionymi amidami:
R1Li + R2CONMe2 → LiNMe2 + R2C(O)R1
Degradacja THFEdit
THF jest deprotonowany przez butylolit, szczególnie w obecności TMEDA, poprzez utratę jednego z czterech protonów przylegających do tlenu. Proces ten, który zużywa butylolit do wytworzenia butanu, indukuje otwarcie pierścienia, dając enolan aldehydu octowego i etylenu. Dlatego reakcje BuLi w THF są zazwyczaj prowadzone w niskich temperaturach, takich jak -78 °C, co jest dogodne w przypadku kąpieli zamrażającej z suchego lodu/acetonu. Wyższe temperatury (-25 °C lub nawet -15 °C) są również stosowane.
Rozkład termicznyEdit
Po podgrzaniu, n-BuLi, analogicznie do innych odczynników alkilowo-litowych z „β-hydrogenami”, ulega eliminacji β-wodorku, dając 1-buten i wodorek litu (LiH):
C4H9Li → LiH + CH3CH2CH=CH2